物理教科書/物理學在個人和社會背景中的應用
經典物理學的範圍是空間的三維:長度、寬度和深度。愛因斯坦的相對論增加了第四維,即時間。現在,隨著科學影響我們生活的方方面面,第五維出現了,即社會。作為社會成員,我們希望瞭解物理學如何用於個人發展。科技影響和決定著我們生活的方方面面,甚至決定著我們的存在方式。我們可能沒有意識到,科學已經滲透到我們的日常生活。
在我們自己的家中,我們在烹飪等簡單活動中應用著物理定律和原理。我們知道,食物在有蓋的鍋或平底鍋中更快地烹飪。微波爐、壓力鍋、渦輪烤箱和食品加工機等廚房用具的發明使食物的準備更加快捷和方便,所有這些都應用了物理學原理。
物理學不同於技術。技術產生髮明;物理學解釋自然界。技術關注科學定律和理論的實際應用。手機、電動機、平板彩色電視、DVD 播放器和電腦都是技術進步。這些都是電磁學定律應用的結果。
進一步解釋物理學和技術之間的區別是,在牛頓時代,只有太空旅行的理論被髮展起來,而沒有它的技術。登上月球那時只是一個夢想,更不用說近距離研究木星或太陽了。然而,太空旅行技術的進步已經將這些夢想變成了現實。
我們許多現代技術都是基於物理學的。這些技術的產物以人們利用的商品和服務的形式存在:使用超聲波或電離輻射進行診斷和治療的醫療技術;交通和通訊方面的進步,如天然氣或混合動力汽車、快速大眾交通系統、衛星和無線通訊。物理學為我們關於自然界的問題提供瞭解決方案,而技術則為我們提供瞭解決實際問題的解決方案,例如更好地生產食物、供應更多的燃料以及用於發電或運輸行業的替代能源。
對能源或與技術相關的解決方案的需求刺激了科學的發展。例如,化石燃料資源的減少促使科學家尋找新的能源來源。
另一方面,科學也刺激了技術的發展。發現新的能源來源及其最有效的利用,為大型技術的發展奠定了基礎。科學家對更準確和更好的觀察和實驗工具的需求,促使技術人員開發出精密的裝置,例如在醫療領域和電信行業使用的裝置。
現代技術需要大量的能源。據估計,工業化國家的居民每年消耗 150 到 350 吉焦耳的能源,主要是電力。圖 1.5 顯示了世界能源消耗量。

技術史是使用大量能源實現勞動機械化的故事。這一切始於蒸汽機的發明,它開啟了工業革命。蒸汽機,以及內燃機和大型電力生產等重大發展,為生產商品和向人們提供服務提供了能源需求。
透過使用電晶體和積體電路,電子裝置已經實現電晶體化、小型化和自動化。計算機和機器人不僅在工業中使用,而且在家中和商業機構中也得到廣泛使用。它們的使用有助於提高生產力,儘管它們往往會導致工人失業。
計算機和機器人被認為是技術進步,它帶來了更高的效率。更少的人可以在更短的時間內完成更多的事情,因為可以使用更多更廣泛的資源來更快速和更完整地利用自然資源。
人類的技術需求得到了極大的滿足,我們許多夢想,如登上月球或在太空中生活,都因為這種高能源消耗而實現。
科學技術在很大程度上影響了現代人或科技人的生活質量和生活水平。醫療技術的進步延長了人們的平均壽命。我們享受著電器帶來的便利,如燈泡和熨斗。今天,智慧家居將資訊和通訊技術結合在一起,使生活更輕鬆、更高效。在晚上,智慧家居中的燈光會根據房間裡的人員情況自動開啟或關閉。你不需要開啟冰箱就能喝到冷水。它可以直接從冰箱門上取用。
為了提高機動性,有汽車、公共汽車、腳踏車、三輪車、火車和飛機。這些快速便捷的交通工具為其他有意義的活動節省了更多時間。
隨著行動電話及其提供服務的出現,通訊也變得快速而高效。電報時代已經過去,傳送者必須等待至少三天才能收到資訊。現在,有了傳真、電子郵件和簡訊 (SMS),資訊可以即時接收。
然而,我們必須記住,無論科學技術取得了怎樣的進步,這些進步都應該造福人類。明智地、恰當地利用它們,以確保每個人都能獲得最大的利益,這取決於那些已經學習並理解每項科學努力的優缺點的人。